基于相关分析的故障序分量选相元件　林湘宁^1,2,刘沛¹,杨春明²,刘世明^1,2　(1.华中科技大学电力工程系,湖北武汉，430074；
2.烟台东方电子信息产业股份有限公司，山东烟台，264001）　摘要：提出了一种基于相关分析的故障序分量选相元件。该元件采用多参量比较的思想，在滤波和滤序环节设计得当时，较基于全周Fourier滤波的故障序分量选相方案速度更快。与电流突变量差选相元件相比，提高了在高阻接地时选相的灵敏度和两相接地短路的可靠性。最后，通过ATP仿真验证了本选相方案的有效性，并展望了相关分析理论在继电保护中的应用前景。
关键词：输电线路；故障分量；选相元件；相关分析
1引言在(超)高压输电系统中，作为继电保护装置的一个重要元件，选相元件的地位是不容忽视的。系统的发展对选相元件提出了更高的要求：当系统发生故障时，不仅要能选出单相故障的故障相，还要能准确地判别相间故障的相别，这就需要有比传统选相方法更佳的选相原理。根据采用的电气量，目前的选相原理可分为直接利用故障后的实测量或故障分量两大类。由于正常负荷电流对选相的可靠性和安全性都有不利的影响，在微机保护中，基于实测量的选相元件已逐渐被基于故障分量的选相元件替代。基于故障分量的选相元件从理论上消除了负荷电流的影响，比起传统方案，其性能有显著的提高。目前广泛采用的故障分量选相元件有两相工频电流差(简称为突变量)选相和序分量相位比较(简称为序分量)选相元件。然而，从理论分析和实际运行情况看，这两种选相元件还存在某些不足。例如，当保护位于弱电源侧，或当短路发生造成系统的正负序综合阻抗不相等时，突变量选相灵敏度可能不足，序分量选相在某种程度上弥补了这一缺点，但需要故障后一个周波的数据才能开始判断，速度相对较慢。如今，利用数字信号处理技术的最新成果，设计出性能更优越的新型选相元件，不仅在理论上，而且在技术实现(包括硬件在内)上已经成为可能。本文采用相关分析理论设计了一种基于故障分量原理的序分量选相元件，并通过仿真分析验证了这种选相原理的可行性。
2相关分析^[1]相关技术是信号处理的基本方法，在声、光、电以及生物医学、地质勘探等众多工程领域有相当广泛的应用。在电力系统继电保护领域，多年前就已经开展相关技术在行波保护和测距方面的研究。相关分析理论的基本概念和定义也适用于确定性信号。确定性信号可以看作平稳且具有遍历性的随机信号的特例，因而对确定性功率信号，其相关函数的定义式可以根据随机信号的时间相关函数确定为该式表明，平稳随机信号X(t)的时间相关函数以概率1等于其样本函数的自相关函数进行集合平均。从理论上说，式(1)有其物理意义。设x(t)和y(t)是2个能量有限的实信号波形，为研究它们之间的差别，衡量它们在不同时刻的相似程度，引入
式中α为常数。由式(2)知，有一个最佳的a值使得两波形的差别最小，一般可采用均方差误差最小准则，即取δ²的时间平均值D衡量相似性，故有显然，r越大，D越小，两个波形越相似。当_{id="_x0000_i1036" type="#_x0000_t75" style=''width:30.75pt;height:14.25pt''o:ole="" fillcolor="window">}D=0，说明x([1][2][3][4][5][6]下一页